EP4652432A2

EP4652432A2 - Magnetisch-induktives durchflussmessgerät, temperaturmessanordnung und durchflussmessgerät mit einer solchen temperaturmessanordnung

Info

Publication number: EP4652432A2
Application number: EP24712171.8A
Authority: EP
Inventors: Patrick Werner
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2024-03-08
Publication date: 2025-11-26
Also published as: WO2024188882A3; WO2024188882A2; DE102024106724A1; DE102024106726A1; CN120615160A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (1), bei dem die Messelektroden (10) zumindest einen Grundkörper (11) und einen Elektrodenkopf (12) umfassen, welcher mit dem Medium in Kontakt steht und eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur aufweist. Für eine hygienisch zuverlässige Abdichtung der Messelektroden (10) wird vorgeschlagen, dass der Elektrodenkopf (12) jeder Messelektrode (10) in einer Öffnung (3) in der Wandung des Messrohrs (2) angeordnet ist und sich zwischen dem Elektrodenkopf (12) und der Wandung des Messrohrs (2) ein Dichtelement (20) mit einer kegelförmigen Innenkontur befindet, wobei die Außenkontur des Elektrodenkopfes (12) und die Innenkontur des Dichtelements (20) unter einem Winkel zueinander stehen, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements (20) ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Temperaturmessanordnung sowie ein Durchflussmessgerät mit einer Temperaturmessanordnung.

Description

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, Temperaturmessanordnung und Durchflussmessgerät mit einer solchen Temperaturmessanordnung

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Temperaturmessanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie ein Durchflussmessgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 21 .

Magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte, deren Funktionsweise auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion (= Faraday'sche Induktion) beruht, sind seit vielen Jahren bekannt und werden in der industriellen Messtechnik umfangreich eingesetzt. Nach dem Induktionsgesetz entsteht in einem strömenden Medium, das Ladungsträger mit sich führt und durch ein Magnetfeld hindurchfließt, eine elektrische Feldstärke senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeld. Das Induktionsgesetz wird bei magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräten dadurch ausgenutzt, dass mittels einer Magnetfelderzeugungseinrichtung, die üblicherweise zwei bestromte Magnetspulen aufweist, ein Magnetfeld erzeugt wird, das wenigstens teilweise durch das Messrohr geführt wird, wobei das erzeugte Magnetfeld wenigstens eine Komponente aufweist, die senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft. Innerhalb des Magnetfeldes liefert jedes sich durch das Magnetfeld bewegende und eine gewisse Anzahl von Ladungsträgern aufweisenden Volumenelement des strömenden Mediums mit der in diesem Volumenelement entstehenden Feldstärke einen Beitrag zu einer über die Elektroden abgreifbaren Messspannung.

Da die über die Elektroden abgegriffene induzierte Spannung proportional zur über den Querschnitt des Messrohres gemittelten Strömungsgeschwindigkeit des Mediums ist, kann aus der gemessenen Spannung bei bekanntem Durchmesser des Messrohres direkt der Volumenstrom bestimmt werden. Voraussetzung für den Einsatz eines magnetisch-induktives Durchflussmessgeräts ist lediglich eine Mindestleitfähigkeit des Mediums. Darüber hinaus muss sichergestellt sein, dass das Messrohr zumindest soweit mit dem Medium gefüllt ist, das der Pegel des Mediums oberhalb der Messelektroden liegt.

Derartige Messgeräte sind hinlänglich bekannt, beispielsweise aus den deutschen Patentschriften DE 10 2007 004 827 B4 und DE 10 2007 004 826 B4, und sind im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspulen sowie die Elektroden unmittelbar an bzw. in der Wandung des Messrohrs angeordnet sind.

Die Messelektroden bestehen zumeist aus einem zylindrischen Grundkörper und einen Elektrodenkopf, welcher mit dem Medium in Kontakt steht. Der Elektrodenkopf ist dabei typischerweise pilzförmig oder kegelförmig ausgestaltet, wie bspw. aus der DE 10 2015 112 018 B3 bzw. der DE 10 2021 127 943 B3 bekannt ist, kann aber auch eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur aufweisen, wie aus der CN 2 09 197 811 U bekannt ist.

Neben der Durchflussmessung kann es notwendig sein, auch die Temperatur des durchfließenden Mediums zu erfassen, um Temperatureinflüsse zu kompensieren. Die Temperatur hat bekannterweise einen zum Teil erheblichen Einfluss auf die physikalisch-chemische Beschaffenheit des Mediums, was wiederum einen Einfluss auf das Messergebnis haben kann. Ist die Temperatur des Mediums bekannt, können entsprechende Korrekturfaktoren ermittelt werden, die die Messergebnisse bei unterschiedlichen Temperaturzuständen vergleichbar machen.

Aus dem deutschen Patent DE 10 2010 001 993 B4 ist bspw. ein magnetischinduktives Durchflussmessgerät mit einer Temperaturmessvorrichtung bekannt, wobei neben der Temperaturmessung auch noch eine Messung einer Mindestleitfähigkeit möglich ist.

Die Temperatursensoren bestehen zumeist aus einem zylindrischen Grundkörper und einem Sensorkopf, welcher mit dem Medium in Kontakt steht. Der Elektrodenkopf ist dabei typischerweise pilzförmig ausgestaltet, wie bspw. aus der DE 10 2021 127 942 A1 bekannt ist.

Um einerseits einen Kurzschluss zwischen den beiden Messelektroden zu vermeiden und andererseits auch den Anforderungen bei Anwendungen in der Pharma- und Lebensmittelindustrie zu genügen, ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass das Messrohr innenseitig bspw. mit einem Liner aus PFA oder PTFE ausgekleidet bzw. beschichtet ist. Diese Materialien sind vergleichsweise weich, so dass, wie bspw. aus Fig. 3 der DE 10 2021 127 943 B3 zu entnehmen, beim Zusammenbau die Messelektroden, d.h. die Unterseiten der Elektrodenköpfe, in den weichen Werkstoff eingezogen werden und somit eine hygienische Abdichtung der Messelektroden gegenüber dem Messrohr realisiert ist. Dasselbe Dichtkonzept kommt auch zur Anwendung, wenn in einem solchen Messrohr eines Durchflussmessgeräts ein stiftförmiger Temperatursensor angeordnet ist, da neben der Messung des Durchflusses häufig auch die Mediumstemperatur von Interesse ist. Ein solcher Temperatursensor ist bspw. aus der DE 10 2021 127 942 A1 bekannt.

Eine hygienische Abdichtung erfüllt die Bestimmungen zumindest gemäß EHEDG oder 3A und zeichnet sich dabei insbesondere durch eine Spalt- und Totraumfreiheit im Bereich des Übergangs zwischen Elektrodenkopf und Messrohr bzw. Liner aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative, ebenfalls für Hygieneanwendungen geeignete Abdichtung der Messelektroden des magnetisch-induktives Durchflussmessgerät bzw. des Temperatursensors einer Temperaturmessanordnung vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch eine Temperaturmessanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 21 . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät. Dabei stehen im Fokus der Erfindung Messelektroden mit einem Grundkörper und einem Elektrodenkopf, welcher mit dem Medium in Kontakt steht und eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur aufweist. Der Elektrodenkopf jeder Messelektrode ist in einer Öffnung in der Wandung des Messrohrs angeordnet.

Erfindungsgemäß befindet sich zwischen dem Elektrodenkopf und der Wandung des Messrohrs ein Dichtelement mit einer kegelförmigen Innenkontur. Die Außenkontur des Elektrodenkopfes und die Innenkontur des Dichtelements stehen erfindungsgemäß unter einem Winkel zueinander, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erfolgt. Der Winkel ist dabei so zu wählen, dass die Außenkontur und die Innenkontur sich zum Medium hin immer weiter annähern, d.h. Innen- und Außenfläche von Elektrodenkopf bzw. Dichtelement zum Medium hin spitz zulaufen. Hinsichtlich der kegelförmigen Konturen ist anzumerken, dass dieser Begriff nicht streng im mathematisch-geometrischen Sinn auszulegen ist und daher auch leichte Abweichungen von einer Kegelform, d.h. bspw. mit einem leichten Radius versehene Konturen mit unter diesen Begriff zu verstehen sind.

Wenn das Messrohr bzw. die Innenseite des Messrohrs aus einem vergleichsweise harten Werkstoff besteht oder beschichtet ist, bspw. aus Polyetheretherketon (PEEK), ergibt sich dann im vorderen, mit dem Medium in Kontakt stehenden Bereich der besagte quasi linienförmige Dichtbereich und weil die maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in diesem Bereich erfolgt, werden entsprechende Hygienerichtlinien erfüllt. Bevorzugt ist auch das Dichtelement aus Polyetheretherketon (PEEK) ausgeführt. Es sind aber auch diverse andere Werkstoffe für die Messrohrbeschichtung denkbar. Beispiele wären Emaille/Rilsan/SOL-GEL oder andere nicht-leitfähige Beschichtungen. Ebenso kann das Dichtelement aus diversen Thermoplasten oder auch Elastomeren ausgeführt werden. Werkstoffvananten wären z.B. PSU, PPSU, PEI sowie Elastomere, wie FKM, EPDM oder Silikone oder ähnliche.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass in der Öffnung in der Wandung des Messrohrs eine Hülse mit einer Durchgangsbohrung angeordnet ist, die mit der Wandung des Messrohrs stoffschlüssig, vorzugsweise verschweißt verbunden ist und in deren Durchgangsbohrung das Dichtelement sowie die Messelektrode angeordnet ist. Messrohr und Hülse sind vorzugsweise aus Metall.

Eine erste Alternative dieser vorteilhaften Weiterbildung sieht vor, dass die Durchgangsbohrung der Hülse zumindest teilweise ebenfalls eine kegelförmige Innenkontur aufweist und das Dichtelement eine kegelförmige Außenkontur aufweist sowie mit einer gleichmäßigen Stärke ausgebildet ist. Das Dichtelement kann so vergleichsweise dünn ausgeführt werden und durch die gewissermaßen koaxial angeordnete zweite kegelförmige Innen- und Außenkontur ergibt sich beim Zusammenbau ein Anschlag, der die Einschraubtiefe der Messelektrode bzw. des Elektrodenkopfes begrenzt. Auch bei dieser Ausführungsform stehen die Außenkontur des Dichtelements und die Innenkontur der Hülse vorteilhafterweise unter einem Winkel zueinander, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erfolgt. Dem gegenüber sieht eine zweite Alternative dieser vorteilhaften Weiterbildung vor, dass die Durchgangsbohrung der Hülse zylindrisch ausgebildet ist und das Dichtelement eine zylindrische Außenkontur aufweist sowie im Bereich des Elektrodengrundkörpers stärker ausgebildet ist als im Bereich des Elektrodenkopfes. Ein axialer Anschlag wird hier vorzugsweise dadurch erreicht, dass in der Durchgangsbohrung der Hülse ein Absatz ausgebildet ist, auf dem das Dichtelement mit seiner dem Medium entgegengesetzten Stirnseite aufliegt. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erreicht, indem das Dichtelement vorteilhafterweise mit Übermaß in der Hülse angeordnet ist.

Um die Anforderung entsprechender Hygienerichtlinien, bspw. von EHEDG oder 3A, zu erfüllen, sind zumindest die Übergänge zwischen Dichtelement und Elektrodenkopf bündig ausgeführt. Bei Vorhandensein der zuvor beschriebenen Hülse sind entsprechend auch die Übergänge zwischen Messrohrwandung und Hülse sowie zwischen Hülse und Dichtelement jeweils bündig ausgeführt.

Für eine zuverlässige und dauerhafte Montage der Messelektroden am bzw. im Messrohr sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Grundkörper der Messelektroden an ihrem dem Elektrodenkopf entgegengesetzten Enden ein Außengewinde aufweisen, auf das eine Mutter aufgeschraubt wird, sodass die Messelektroden mit dem Messrohr fest verbunden sind. Zwischen dem Messrohr und der Mutter ist koaxial zur Längsachse der Messelektroden jeweils ein Federelement angeordnet. Ganz besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass das Federelement durch Aufschrauben der Mutter eine definierte Vorspannung erfährt, wobei koaxial zur gemeinsamen Längsachse von Federelement und Messelektrode jeweils ein Begrenzungselement angeordnet ist, das dazu geeignet ist, das Zusammendrücken des Federelements zu begrenzen. Durch die Vorspannung des Federelements, die vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet ist, wird eine Rückstellkraft erzeugt, die die erforderliche Flächenpressung garantiert und mit dem Begrenzungselement kann die Federkraft des Federelements eingestellt und trotzdem höhere Kräfte beim Einziehen übertragen werden, ohne dass die zulässigen Spannungen des Federelements überschritten werden. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Temperaturmessanordnung.

Erfindungsgemäß ist der Sensorkopf des Temperatursensors in einer Öffnung in der Wandung des Messrohrs angeordnet und weist eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur auf. Weiterhin erfindungsgemäß ist zwischen dem Sensorkopf und der Wandung des Messrohrs ein Dichtelement mit einer kegelförmigen Innenkontur angeordnet. Die Außenkontur des Sensorkopfes und die Innenkontur des Dichtelements stehen erfindungsgemäß unter einem Winkel zueinander, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereich erfolgt. Der Winkel ist dabei so zu wählen, dass die Außenkontur und die Innenkontur sich zum Medium hin immer weiter annähern, d.h. Innen- und Außenfläche von Sensorkopf bzw. Dichtelement zum Medium hin spitz zulaufen. Hinsichtlich der kegelförmigen Konturen ist anzumerken, dass dieser Begriff nicht streng im mathematischgeometrischen Sinn auszulegen ist und daher auch leichte Abweichungen von einer Kegelform, d.h. bspw. mit einem leichten Radius versehene Konturen mit unter diesen Begriff zu verstehen sind.

Wenn das Messrohr bzw. die Innenseite des Messrohrs aus einem vergleichsweise harten Werkstoff besteht oder beschichtet ist, bspw. aus Polyetheretherketon (PEEK), ergibt sich dann im vorderen, mit dem Medium in Kontakt stehenden Bereich der besagte quasi linienförmige Dichtbereich und weil die maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in diesem Bereich erfolgt, werden entsprechende Hygienerichtlinien erfüllt. Bevorzugt ist auch das Dichtelement aus Polyetheretherketon (PEEK) ausgeführt. Es sind aber auch diverse andere Werkstoffe für die Messrohrbeschichtung denkbar. Beispiele wären Emaille/Rilsan/SOL-GEL oder andere nicht-leitfähige Beschichtungen. Ebenso kann das Dichtelement aus diversen Thermoplasten oder auch Elastomeren ausgeführt werden. Werkstoffvarianten wären z.B. PSU, PPSU, PEI sowie Elastomere, wie FKM, EPDM oder Silikone oder ähnliche.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass in der Öffnung in der Wandung des Messrohrs eine Hülse mit einer Durchgangsbohrung angeordnet ist, die mit der Wandung des Messrohrs stoffschlüssig, vorzugsweise verschweißt verbunden ist und in deren Durchgangsbohrung das Dichtelement sowie der Temperatursensor angeordnet ist. Messrohr und Hülse sind vorzugsweise aus Metall.

Eine erste Alternative dieser vorteilhaften Weiterbildung sieht vor, dass die Durchgangsbohrung der Hülse zumindest teilweise ebenfalls eine kegelförmige Innenkontur aufweist und das Dichtelement eine kegelförmige Außenkontur aufweist sowie mit einer gleichmäßigen Stärke ausgebildet ist. Das Dichtelement kann so vergleichsweise dünn ausgeführt werden und durch die gewissermaßen koaxial angeordnete zweite kegelförmige Innen- und Außenkontur ergibt sich beim Zusammenbau ein Anschlag, der die Einschraubtiefe des Temperatursensors bzw. des Sensorkopfes begrenzt. Auch bei dieser Ausführungsform stehen die Außenkontur des Dichtelements und die Innenkontur der Hülse vorteilhafterweise unter einem Winkel zueinander, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erfolgt.

Dem gegenüber sieht eine zweite Alternative dieser vorteilhaften Weiterbildung vor, dass die Durchgangsbohrung der Hülse zylindrisch ausgebildet ist und das Dichtelement eine zylindrische Außenkontur aufweist sowie im Bereich des Temperatursensorgrundkörpers stärker ausgebildet ist als im Bereich des Sensorkopfes. Ein axialer Anschlag wird hier vorzugsweise dadurch erreicht, dass in der Durchgangsbohrung der Hülse ein Absatz ausgebildet ist, auf dem das Dichtelement mit seiner dem Medium entgegengesetzten Stirnseite aufliegt. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine maximale Verpressung des Dichtelements ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erreicht, indem das Dichtelement vorteilhafterweise mit Übermaß in der Hülse angeordnet ist.

Um die Anforderung entsprechender Hygienerichtlinien, bspw. von EHEDG oder 3A, zu erfüllen, sind zumindest die Übergänge zwischen Dichtelement und Sensorkopf bündig ausgeführt. Bei Vorhandensein der zuvor beschriebenen Hülse sind entsprechend auch die Übergänge zwischen Messrohrwandung und Hülse sowie zwischen Hülse und Dichtelement jeweils bündig ausgeführt.

Für eine zuverlässige und dauerhafte Montage des Temperatursensors am bzw. im Messrohr sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Grundkörper des Temperatursensors an seinem dem Sensorkopf entgegengesetzten Enden ein Außengewinde aufweisen, auf das eine Mutter aufgeschraubt wird, sodass der Temperatursensor mit dem Messrohr fest verbunden ist. Zwischen dem Messrohr und der Mutter ist koaxial zur Längsachse des Temperatursensors jeweils ein Federelement angeordnet. Ganz besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass das Federelement durch Aufschrauben der Mutter eine definierte Vorspannung erfährt, wobei koaxial zur gemeinsamen Längsachse von Federelement und Temperatursensor jeweils ein Begrenzungselement angeordnet ist, das dazu geeignet ist, das Zusammendrücken des Federelements zu begrenzen. Durch die Vorspannung des Federelements, die vorzugsweise als Tellerfeder ausgebildet ist, wird eine Rückstellkraft erzeugt, die die erforderliche Flächenpressung garantiert und mit dem Begrenzungselement kann die Federkraft des Federelements eingestellt und trotzdem höhere Kräfte beim Einziehen übertragen werden, ohne dass die zulässigen Spannungen des Federelements überschritten werden.

In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Durchflussmessgerät. Erfindungsgemäß weist das Durchflussmessgerät eine zuvor beschriebene Temperaturmessanordnung auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen schematisch:

Figur 1 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts bzw. einer erfindungsgemäßen Temperaturmessanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 ein vergrößerter Ausschnitt eines Teilbereichs aus Fig. 1 ;

Figur 3 eine Explosionsdarstellung von Fig. 2;

Figur 4 ein vergrößerter Ausschnitt eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts bzw. einer erfindungsgemäßen Temperaturmessanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Figur 5 eine Explosionsdarstellung von Fig. 4 und Figur 6 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus Fig. 4.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.

Da sich Aufbau und Funktionsweise der Erfindung sowohl bei stiftförmigen Messelektroden eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts als auch bei stiftförmigen Temperatursensoren einer Temperaturmessanordnung in gleicher Weise anwenden lässt, werden im Folgenden beide Anwendungen parallel betrachtet.

In Figur 1 ist ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts 1 dargestellt, bestehend aus einem Messrohr 2, an dem jeweils stirnseitig ein Flansch angeordnet ist, und zwei Messelektroden 10 mit entsprechendem Aufbau. Auf die Darstellung der für die Messung notwendigen Magnetfelderzeugungseinrichtung wurde hingegen verzichtet. In gleicher Weise ist Figur 1 auch als ein Schnittbild einer erfindungsgemäßen Temperaturmessanordnung 1 anzusehen, welche aus einem Messrohr 2, an dem jeweils stirnseitig ein Flansch angeordnet ist, und zwei Temperatursensoren 10 besteht.

Die Innenseite des Messrohrs 2 ist mit einem vergleichsweise harten und nicht leitfähigen Werkstoff beschichtet. Hierfür kommt wegen der guten chemischen Beständigkeit und der Eignung für Hygieneanwendung insbesondere PEEK infrage. Es sind aber auch diverse andere Werkstoffe für die Messrohrbeschichtung denkbar. Beispiele wären Emaille/Rilsan/SOL-GEL oder andere nicht leitfähige Beschichtungen. Im Bereich der Messelektroden 10 bzw. Temperatursensoren 10 ist das Messrohr 2 umgeformt, um eine ebene Fläche zu erhalten. Mittig in dieser Fläche befindet sich jeweils eine Öffnung 3, in der die Messelektroden 10 bzw. Temperatursensoren 10 angeordnet sind.

Figur 2 stellt den in Fig. 1 mit „A“ gekennzeichneten Bereich vergrößert dar und Figur 3 zeigt davon eine Explosionsdarstellung, wobei hier jeweils eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

In der Öffnung 3 ist zunächst eine Hülse 4 mit einer Durchgangsöffnung 4a eingeschweißt, deren medienseitige Oberfläche ebenfalls beschichtet ist. In diese Hülse 4 ist die Messelektrode 10 bzw. der Temperatursensor 10 mit einem Dichtelement 20 eingesetzt. Die Messelektrode 10 besteht dabei aus einem zylindrischen Grundkörper 11 und einem Elektrodenkopf 12, genauso wie der Temperatursensor 10 aus einem zylindrischen Grundkörper 11 und einem Sensorkopf 12 besteht. Bei der Ausführung als Temperatursensor 10 ist im Inneren des Sensorkopfes 12 stirnseitig ein nicht weiter dargestellter Temperaturfühler angeordnet, der bspw. als PTC- oder NTC-Element ausgeführt und über Litzen, die durch den Grundkörper 11 geführt sind, elektrisch kontaktiert ist. Das Dichtelement umgibt die Messelektrode 10 bzw. den Temperatursensor 10 im Wesentlichen nur im Bereich des Elektrodenkopfes 12 bzw. Sensorkopfes 12 und ist vorteilhafterweise ebenfalls aus PEEK ausgeführt.

Erfindungswesentlich ist, dass der Elektrodenkopf 12 bzw. Sensorkopf 12 eine kegelförmige Außenkontur aufweist und das Dichtelement 20 eine kegelförmige Innenkontur und beide unter einem Winkel zueinander stehen, so dass nach dem Zusammenbau eine maximale Verpressung des Dichtelements 20 ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erfolgt und damit eine hygienische Abdichtung erreicht wird. Der Zusammenbau erfolgt dabei im Wesentlichen durch Aufschrauben einer Mutter 13 auf das dem Elektroden- bzw. Sensorkopf 12 entgegengesetzten Ende des Grundkörpers 11 . Zuvor wurde ein Federelement 14, welches vorteilhafterweise aus Tellerfedern besteht, zusammen mit einem entsprechenden Aufbau, der ein Begrenzungselement 15 umfasst, auf den Grundkörper 11 aufgeschoben. Durch das Aufschrauben und Festziehen der Mutter 13 erfährt das Federelement 14 eine definierte Vorspannung. Das koaxial zur gemeinsamen Längsachse von Federelement 14 und Messelektrode 10 bzw. Temperatursensor 10 angeordnete Begrenzungselement 15 begrenzt das Zusammendrücken des Federelements 14. Durch die Vorspannung des Federelements 14 wird eine Rückstellkraft erzeugt, die die erforderliche Flächenpressung garantiert und mit dem Begrenzungselement 15 kann die Federkraft des Federelements 14 eingestellt und trotzdem höhere Kräfte beim Einziehen übertragen werden, ohne dass die zulässigen Spannungen des Federelements 14 überschritten werden.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeigte erste Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse 4 zumindest teilweise ebenfalls eine kegelförmige Innenkontur aufweist und auch das Dichtelement 20 eine kegelförmige Außenkontur aufweist. Das Dichtelement 20 kann so vergleichsweise dünn und mit einer gleichmäßigen Stärke ausgeführt werden. Auch die Außenkontur des Dichtelements 20 und die Innenkontur der Hülse 4 stehen dabei unter einem Winkel zueinander, so dass sichergestellt ist, dass eine maximale Verpressung des Dichtelements 20 ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereich erfolgt. Durch die gewissermaßen koaxial angeordnete zweite kegelförmige Innen- und Außenkontur ergibt sich beim Zusammenbau ein Anschlag, der die Einschraubtiefe der Messelektrode 10 bzw. des Elektrodenkopfes 12 oder des Temperatursensors 10 bzw. des Sensorkopfes 12 begrenzt.

Die Figuren 4 und 5 sind analog zu den Fig. 2 und 3 zu betrachten und zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung 4a der Hülse 4 zylindrisch ausgebildet ist und das Dichtelement 20 eine zylindrische Außenkontur aufweist. Im Bereich des Grundkörpers 11 ist das Dichtelement 20 stärker ausgebildet als im Bereich des Elektrodenkopfes 12. Über einen Absatz in der Durchgangsbohrung 4a der Hülse 4, auf dem das Dichtelement 20 mit seiner dem Medium entgegengesetzten Stirnseite aufliegt, wird ein axialer Anschlag realisiert. Indem das Dichtelement 20 vorteilhafterweise mit Übermaß in der Hülse 4 angeordnet ist, trägt auch diese Ausführungsform dazu bei, dass eine maximale Verpressung des Dichtelements 20 ausschließlich in dem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereichs erreicht wird. Zusätzlich kann bei dieser Ausführung die Beschichtung des Messrohres 2 im bereits verbauten Zustand des Dichtelements 20 erfolgen. Somit ist eine durchgängige Beschichtung bis zum Elektroden- bzw. Sensorkopf 12 realisierbar.

Bei allen Ausführungsformen ist sichergestellt, dass zumindest die Übergänge zwischen Dichtelement 20 und Elektroden- bzw. Sensorkopf 12 bündig ausgeführt sind. Bei Vorhandensein der Hülse 4 sind darüber hinaus auch die Übergänge zwischen Messrohrwandung 2 und Hülse 4 sowie zwischen Hülse 4 und Dichtelement 20 jeweils bündig ausgeführt sind. Somit ist die Anordnung leicht reinigbar und spaltfrei, so dass die Anforderung entsprechender Hygienerichtlinien erfüllt werden. Die frontbündige maximale Verpressung des Dichtelementes 20 durch das mit Übermaß in der Hülse 4 angeordnete Dichtelement 20 und dass die Außenkontur des Dichtelements 20 und die Innenkontur der Hülse 4 unter einem Winkel zueinander stehen, verdeutlicht die Darstellung in Figur 6, welche sinngemäß auch entsprechend auf die erste Ausführungsform übertragbar ist.

Bezugszeichenliste

1 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, Temperaturmessanordnung

2 Messrohr

3 Öffnung

4 Hülse

4a Durchgangsöffnung

10 Messelektroden, Temperatursensor

11 Grundkörper

12 Elektrodenkopf, Sensorkopf

13 Mutter

14 Federelement

15 Begrenzungselement

20 Dichtelement

Claims

Patentansprüche

1 . Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät zur Messung des Durchflusses eines strömenden, leitfähigen Mediums, mit einem zumindest teilweise aus einem nicht-leitenden Werkstoff bestehenden Messrohr (2), mit einer Magnetfelderzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines das Messrohr (2) senkrecht zur Längsachse des Messrohrs (2) durchsetzenden Magnetfeldes und mit zwei stiftförmigen Messelektroden (10) zum Abgreifen einer in dem strömenden Medium induzierten Messspannung, wobei die Messelektroden (10) entlang einer senkrecht zur Längsachse des Messrohres (2) und senkrecht zur Magnetfeldrichtung verlaufenden Verbindungslinie angeordnet sind, wobei die Messelektroden (10) zumindest einen Grundkörper (11) und einen Elektrodenkopf (12) umfassen, welcher mit dem Medium in Kontakt steht und eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur aufweist, und wobei der Elektrodenkopf (12) jeder Messelektrode (10) in einer Öffnung (3) in der Wandung des Messrohrs (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Elektrodenkopf (12) und der Wandung des Messrohrs (2) ein Dichtelement (20) mit einer kegelförmigen Innenkontur angeordnet ist, wobei die Außenkontur des Elektrodenkopfes (12) und die Innenkontur des Dichtelements (20) unter einem Winkel zueinander stehen, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements (20) ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereich erfolgt.

2. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (3) in der Wandung des Messrohrs (2) eine Hülse (4) mit einer Durchgangsbohrung (4a) angeordnet ist, die mit der Wandung des Messrohrs (2) stoffschlüssig verbunden ist und in deren Durchgangsbohrung (4a) das Dichtelement (20) sowie die Messelektrode (10) angeordnet ist.

3. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) zumindest teilweise ebenfalls eine kegelförmige Innenkontur aufweist und das Dichtelement (20) eine kegelförmige Außenkontur aufweist sowie mit einer gleichmäßigen Stärke ausgebildet ist.

4. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) zylindrisch ausgebildet ist und das Dichtelement (20) eine zylindrische Außenkontur aufweist sowie im Bereich des Elektrodengrundkörpers (11 ) stärker ausgebildet ist als im Bereich des Elektrodenkopfes (12).

5. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) einen Absatz aufweist, auf dem das Dichtelement (20) mit seiner dem Medium entgegengesetzten Stirnseite aufliegt.

6. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Übergänge zwischen Dichtelement (20) und Elektrodenkopf (12) bündig ausgeführt sind.

7. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundkörper (11 ) der Messelektroden (10) an ihrem dem Elektrodenkopf (12) entgegengesetzten Enden ein Außengewinde aufweisen, auf das eine Mutter (13) aufgeschraubt wird, derart, dass die Messelektroden (10) mit dem Messrohr (2) fest verbunden sind, und zwischen dem Messrohr (2) und der Mutter (13) koaxial zur Längsachse der Messelektroden (10) jeweils ein Federelement (14) angeordnet ist.

8. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) durch Aufschrauben der Mutter (13) eine definierte Vorspannung erfährt, wobei koaxial zur gemeinsamen Längsachse von Federelement (14) und Messelektrode (10) jeweils ein Begrenzungselement (15) angeordnet ist, das dazu geeignet ist, das Zusammendrücken des Federelements (14) zu begrenzen.

9. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) aus einem Thermoplast oder Elastomer und das Messrohr (2) innen mit einem Liner aus einem nichtleitenden Werkstoff ausgekleidet ist.

10. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) sowie das Messrohr (2) zumindest teilweise aus Polyetheretherketon (PEEK) besteht.

11 .Temperaturmessanordnung (1 ) zur Bestimmung einer Temperatur eines Mediums, mit einem zumindest teilweise aus einem nicht-leitenden Werkstoff bestehenden Messrohr (2) und wenigstens einem Temperatursensor (10), wobei der Temperatursensor (10) zumindest einen stiftförmigen Grundkörper (11 ) und einen Sensorkopf (12) umfasst, in welchem ein Temperaturfühler angeordnet ist und welcher mit dem Medium in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf (12) in einer Öffnung (3) in der Wandung des Messrohrs (2) angeordnet ist und eine zum Medium gerichtete kegelförmige Außenkontur aufweist und dass zwischen dem Sensorkopf (12) und der Wandung des Messrohrs (2) ein Dichtelement (20) mit einer kegelförmigen Innenkontur angeordnet ist, wobei die Außenkontur des Sensorkopfes (12) und die Innenkontur des Dichtelements (20) unter einem Winkel zueinander stehen, so dass eine maximale Verpressung des Dichtelements (20) ausschließlich in einem quasi linienförmigen, dem Medium zugewandten Dichtbereich erfolgt.

12. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnung (3) in der Wandung des Messrohrs (2) eine Hülse (4) mit einer Durchgangsbohrung (4a) angeordnet ist, die mit der Wandung des Messrohrs (2) stoffschlüssig verbunden ist und in deren Durchgangsbohrung (4a) das Dichtelement (20) sowie der Temperatursensor (10) angeordnet ist.

13. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) zumindest teilweise ebenfalls eine kegelförmige Innenkontur aufweist und das Dichtelement (20) eine kegelförmige Außenkontur aufweist sowie mit einer gleichmäßigen Stärke ausgebildet ist.

14. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) zylindrisch ausgebildet ist und das Dichtelement (20) eine zylindrische Außenkontur aufweist sowie im Bereich des Grundkörpers (11 ) stärker ausgebildet ist als im Bereich des Sensorkopfes (12).

15. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (4a) der Hülse (4) einen Absatz aufweist, auf dem das Dichtelement (20) mit seiner dem Medium entgegengesetzten Stirnseite aufliegt.

16. Temperaturmessanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Übergänge zwischen Dichtelement (20) und Sensorkopf (12) bündig ausgeführt sind.

17. Temperaturmessanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (11 ) an dem vom Sensorkopf (12) entgegengesetzten Enden ein Außengewinde aufweisen, auf das eine Mutter (13) aufgeschraubt wird, derart, dass der Temperatursensor (10) mit dem Messrohr (2) fest verbunden ist, und zwischen dem Messrohr (2) und der Mutter (13) koaxial zur Längsachse des Temperatursensors (10) jeweils ein Federelement (14) angeordnet ist.

18. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) durch Aufschrauben der Mutter (13) eine definierte Vorspannung erfährt, wobei koaxial zur gemeinsamen Längsachse von Federelement (14) und Temperatursensor (10) jeweils ein Begrenzungselement (15) angeordnet ist, das dazu geeignet ist, das Zusammendrücken des Federelements (14) zu begrenzen.

19. Temperaturmessanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) aus einem Thermoplast oder Elastomer und das Messrohr (2) innen mit einem Liner aus einem nichtleitenden Werkstoff ausgekleidet ist.

20. Temperaturmessanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (20) sowie das Messrohr (2) zumindest teilweise aus Polyetheretherketon (PEEK) besteht.

21 . Durchflussmessgerät zur Messung des Durchflusses eines strömenden, Mediums, mit einem zumindest teilweise aus einem nicht-leitenden Werkstoff bestehenden Messrohr (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Durchflussmessgerät eine Temperaturmessanordnung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 20 aufweist.